李雪蓮

（珠海經(jīng)濟(jì)特區(qū)廣達(dá)電器設(shè)備有限公司，廣東 珠海519000）

0 引言

作為城市配電網(wǎng)重要組成部分的10kV開關(guān)柜，其運(yùn)行的可靠性與安全性對城市配電網(wǎng)的供電可靠性有直接影響。對于運(yùn)行中的10kV開關(guān)柜，單純依靠傳統(tǒng)的巡視、檢測以及試驗(yàn)技術(shù)，已難以及時(shí)掌握到開關(guān)柜存在的缺陷，而傳統(tǒng)的停電預(yù)試技術(shù)需要在停電狀態(tài)下對10kV開關(guān)柜采用耐壓試驗(yàn)進(jìn)行絕緣性能的檢測，這種停電預(yù)試檢測的間隔周期比較長，一般為3～6年。在如此長的間隔時(shí)間內(nèi)，10kV開關(guān)柜的絕緣性能如果出現(xiàn)了缺陷，就難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，最終會導(dǎo)致絕緣擊穿事故的發(fā)生。為了克服傳統(tǒng)停電預(yù)試技術(shù)的不足，應(yīng)采取更為合理有效的10kV開關(guān)柜絕緣性能檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行中的開關(guān)柜進(jìn)行絕緣性能的檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果來開展后續(xù)的故障診斷工作。

1 基于超聲波和TEV原理的絕緣性能檢測技術(shù)

10kV開關(guān)柜在絕緣性能劣化的情況下就會出現(xiàn)一種在電極之間發(fā)生但沒有擊穿電極的局部放電現(xiàn)象。局部放電雖然比較微弱，但長期的累積效應(yīng)會造成開關(guān)柜的絕緣性能進(jìn)一步劣化、缺陷進(jìn)一步擴(kuò)大，并最終導(dǎo)致絕緣擊穿故障。局部放電可以分為內(nèi)部放電、表面放電和電暈放電3種形式，在放電過程中會有電磁波、聲波以及氣體產(chǎn)生，這些都可以作為絕緣性能檢測的信號。

1.1 超聲波檢測技術(shù)

在10kV開關(guān)柜局部放電過程中會發(fā)出聲波，其頻譜比較寬，一般在幾十赫茲到幾兆赫茲之間。人耳可以直接聽到低于20 k Hz的聲波信號，而一旦高于這個(gè)頻率，就需要利用專門的超聲波測量儀器接收。在局部放電初期，是比較微弱的輝光放電，所釋放的能量也比較小；而在后期則表現(xiàn)為強(qiáng)烈的電弧放電，并釋放出很強(qiáng)的能量。因此，局部放電過程中的聲波是由小到大變化的。利用超聲波測量儀來對局部放電的聲波進(jìn)行測量，再根據(jù)局部放電所釋放的能量與產(chǎn)生的聲能之間的關(guān)系，就可以推導(dǎo)出局部放電的劇烈程度［1］。

1.2 TEV檢測技術(shù)

圖1為TEV檢測技術(shù)原理，10kV開關(guān)柜內(nèi)部局部放電過程中伴隨有電磁波產(chǎn)生，電磁波會在開關(guān)柜的金屬外殼內(nèi)表面上傳播一個(gè)生成的電壓脈沖。開關(guān)柜的金屬外殼有屏蔽作用，如果屏蔽層是完整而連續(xù)的，那么在開關(guān)柜外部將檢測不到這個(gè)電壓脈沖信號；但是由于開關(guān)柜的金屬箱體存在連接縫隙以及墊圈的連接處和電纜終端等部位存在破損，就會導(dǎo)致屏蔽層不連續(xù)；而電磁波所生成的電壓脈沖會通過屏蔽層不連續(xù)的部位傳播出去，然后沿著接地的開關(guān)柜金屬箱體傳到大地，同時(shí)在金屬箱體上產(chǎn)生一個(gè)暫態(tài)對地電壓（TEV）。TEV所能維持的時(shí)間很短，一般在幾納秒左右，幅值在幾毫伏到幾伏之間，可以通過電容耦合式傳感器來測量進(jìn)而檢測到局部放電的強(qiáng)度。TEV檢測技術(shù)一般用dB作為單位來描述局部放電的強(qiáng)度?？梢詫y量TEV的電容耦合式傳感器安裝在開關(guān)柜箱體上有開口或者縫隙的部位，其測量到的TEV幅值大小取決于開關(guān)柜內(nèi)部局部放電的強(qiáng)度和距離放電點(diǎn)的距離。距離放電點(diǎn)越近，放電強(qiáng)度越劇烈，TEV幅值越大，因此可以通過TEV的測量值來對開關(guān)柜內(nèi)部是否存在絕緣隱患進(jìn)行判斷。在實(shí)際測試時(shí)，應(yīng)將2個(gè)或者更多的傳感器分別安裝于開關(guān)柜金屬箱體的不同部位，這樣就可以通過分析TEV到達(dá)不同傳感器的先后次序得到局部放電點(diǎn)的位置信息。TEV檢測技術(shù)比較直觀，對操作人員的要求不高，適用于比較性測量，在開關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測中具有廣闊的應(yīng)用前景，為開關(guān)柜的狀態(tài)檢修奠定了技術(shù)基礎(chǔ)［2］。

圖1 TEV檢測技術(shù)原理圖

2 TEV檢測技術(shù)的應(yīng)用

2.1 TEV檢測步驟

由于10kV開關(guān)柜數(shù)量眾多，為提高檢測效率，可按照以下步驟對TEV進(jìn)行檢測［3］：（1）先利用便攜式局放測試儀對開關(guān)柜進(jìn)行3個(gè)月1個(gè)周期的普測，并建立起相應(yīng)的開關(guān)柜狀態(tài)信息庫，在信息庫中要將正常合格的開關(guān)柜與有異常情況的開關(guān)柜分離開來。（2）在普測7～10天后對有異常情況的開關(guān)柜進(jìn)行復(fù)測，并建立相應(yīng)的復(fù)測檔案，對那些復(fù)測數(shù)據(jù)嚴(yán)重超標(biāo)的開關(guān)柜利用局放測試儀進(jìn)行進(jìn)一步的故障定位。（3）在確定故障后，結(jié)合停電計(jì)劃對有缺陷的開關(guān)柜進(jìn)行測試和處理，并做好相關(guān)記錄。處理完畢后再進(jìn)行局放測試，對比處理前后的數(shù)據(jù)，如果恢復(fù)正常就及時(shí)更新開關(guān)柜狀態(tài)信息庫。

2.2 檢測數(shù)據(jù)的采集及檢測點(diǎn)的選擇

在進(jìn)行開關(guān)柜的局部放電檢測前，必須先測量背景值。由于外部的電磁波也會在開關(guān)柜上產(chǎn)生TEV，因此要先在開關(guān)柜的金屬門等金屬制品上檢測TEV。一般要在開關(guān)房的不同位置檢測至少3個(gè)點(diǎn)的值，取中間值作為背景信號的參考值。對開關(guān)柜進(jìn)行局部放電檢測主要是測量母排的連接處、穿墻套管、支撐絕緣件、開關(guān)的刀閘、電流互感器和電壓互感器等元器件的局部放電情況。這些元器件一般都位于開關(guān)柜前面板的中部和下部，后面板和側(cè)面板的上部、中部以及下部，因此局部放電檢測要在這些位置進(jìn)行。在檢測過程中注意電容耦合式傳感器一定要與金屬面板接觸緊密，而且傳感器也要盡量靠近TEV信號易泄漏出來的部位，如觀察窗、通風(fēng)百葉窗等。

3 TEV檢測技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

通過大量運(yùn)用TEV檢測技術(shù)進(jìn)行的局部放電測試發(fā)現(xiàn)，測試數(shù)據(jù)為5～45 dB的10kV開關(guān)柜存在絕緣缺陷的可能性最大［4］。

3.1 案例1

某供電公司在進(jìn)行10kV開關(guān)柜普測時(shí)發(fā)現(xiàn)某一開關(guān)柜TEV測試值為14 dB，在開關(guān)柜狀態(tài)信息庫中是屬于有異常情況的一類開關(guān)柜。在進(jìn)行復(fù)測時(shí)，該開關(guān)柜TEV測試值已達(dá)到16 dB。后通過仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)該開關(guān)柜內(nèi)部已出現(xiàn)明顯的藍(lán)紫色火花放電現(xiàn)象。隨后立即對該開關(guān)柜安排停電檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其C相電纜頭安裝工藝存在問題，造成放電，電纜的絕緣護(hù)套已經(jīng)被燒損。

3.2 案例2

某供電公司在10kV開關(guān)柜普測過程中發(fā)現(xiàn)某開關(guān)柜TEV數(shù)據(jù)嚴(yán)重超標(biāo)，其柜前下部的TEV數(shù)據(jù)已達(dá)到31 dB，從觀察窗處查看發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)部有圓圈狀的藍(lán)紫色放電火花。隨后對其安排了進(jìn)一步的停電檢查，發(fā)現(xiàn)該開關(guān)柜開關(guān)間隔中與母排相連的真空管外套破裂，造成柜內(nèi)有非常嚴(yán)重的銹蝕。將其更換后再次進(jìn)行局部放電測試，TEV數(shù)據(jù)恢復(fù)到正常值范圍以內(nèi)，故障解決。

4 結(jié)語

采用TEV檢測技術(shù)對10kV開關(guān)柜進(jìn)行局部放電測試具有無需安裝、無需停電，對開關(guān)柜正常運(yùn)行不造成任何不良影響的特點(diǎn)。而且該技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的自動檢測，判斷方便，且檢測結(jié)果可靠性較高。因此，TEV檢測技術(shù)在10kV開關(guān)柜的狀態(tài)檢修領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，能夠及時(shí)而有效地發(fā)現(xiàn)和預(yù)防10kV開關(guān)柜存在的絕緣缺陷，使其絕緣狀況得到有效監(jiān)控，為城市配電網(wǎng)的可靠供電保駕護(hù)航。

［1］楊獻(xiàn)智，章堅(jiān).10kV配網(wǎng)開關(guān)柜局部放電帶電檢測應(yīng)用［J］.電力科學(xué)與工程，2011（6）：71～75

［2］章濤，王俊波，李國偉.10kV開關(guān)柜局部放電檢測技術(shù)研究與運(yùn)用［J］.高壓電器，2012（10）：100～104

［3］何肖軍，徐志斌.高壓開關(guān)柜絕緣性能檢測與故障診斷技術(shù)研究［J］.浙江電力，2010（5）：6～10

［4］曾雄杰，江健武，侯俊.TEV和UHF在10kV開關(guān)柜帶電檢測中的應(yīng)用［J］.高壓電器，2012（1）：41～47